Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցի ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մարտկոցի սկուտեղի համար ցածր ճնշման ձուլման կաղապարի նախագծում

Մարտկոցը էլեկտրական տրանսպորտային միջոցի հիմնական բաղադրիչն է, և դրա աշխատանքը որոշում է այնպիսի տեխնիկական ցուցանիշներ, ինչպիսիք են մարտկոցի աշխատանքային ժամանակը, էներգիայի սպառումը և էլեկտրական տրանսպորտային միջոցի ծառայության ժամկետը: Մարտկոցի մոդուլի մարտկոցի սկուտեղը հիմնական բաղադրիչն է, որը կատարում է կրելու, պաշտպանելու և սառեցնելու գործառույթներ: Մոդուլային մարտկոցի բլոկը տեղադրված է մարտկոցի սկուտեղում, ամրացված մեքենայի շասսիին մարտկոցի սկուտեղի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում: Քանի որ այն տեղադրված է մեքենայի թափքի ներքևի մասում, և աշխատանքային միջավայրը կոշտ է, մարտկոցի սկուտեղը պետք է ունենա քարերի հարվածից և ծակոցից պաշտպանվելու գործառույթ՝ մարտկոցի մոդուլի վնասումը կանխելու համար: Մարտկոցի սկուտեղը էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների կարևոր անվտանգության կառուցվածքային մաս է: Ստորև ներկայացված է էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների համար նախատեսված ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մարտկոցի սկուտեղների ձևավորման գործընթացը և կաղապարի դիզայնը:

Նկար 1 (Ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մարտկոցի սկուտեղ)
1 Գործընթացի վերլուծություն և կաղապարի նախագծում
1.1 Ձուլման վերլուծություն
Էլեկտրական մեքենաների համար նախատեսված ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մարտկոցի սկուտեղը ներկայացված է նկար 2-ում: Ընդհանուր չափսերն են՝ 1106 մմ × 1029 մմ × 136 մմ, հիմնական պատի հաստությունը՝ 4 մմ, ձուլման որակը՝ մոտ 15.5 կգ, իսկ մշակումից հետո ձուլման որակը՝ մոտ 12.5 կգ: Նյութը A356-T6 է, ձգման ամրությունը՝ ≥ 290 ՄՊա, հոսունության սահմանը՝ ≥ 225 ՄՊա, երկարացումը՝ ≥ 6%, Բրինելի կարծրությունը՝ ≥ 75~90HBS, պետք է համապատասխանի օդամեկուսացմանը և IP67 և IP69K պահանջներին:

Նկար 2 (Ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մարտկոցի սկուտեղ)
1.2 Գործընթացների վերլուծություն
Ցածր ճնշման տակ ձուլումը հատուկ ձուլման մեթոդ է ճնշման տակ ձուլման և գրավիտացիոն ձուլման միջև։ Այն ոչ միայն ունի մետաղական կաղապարների օգտագործման առավելությունները, այլև կայուն լցման բնութագրերը։ Ցածր ճնշման տակ ձուլման առավելություններն են ցածր արագությամբ լցումը ներքևից վերև, արագության հեշտ կառավարումը, հեղուկ ալյումինի փոքր հարվածը և ցայտքը, օքսիդային խարամի պակասը, հյուսվածքի բարձր խտությունը և բարձր մեխանիկական հատկությունները։ Ցածր ճնշման տակ ձուլման դեպքում հեղուկ ալյումինը լցվում է սահուն, և ձուլվածքը պնդանում և բյուրեղանում է ճնշման տակ, և կարելի է ստանալ բարձր խիտ կառուցվածքով, բարձր մեխանիկական հատկություններով և գեղեցիկ տեսքով ձուլվածք, որը հարմար է մեծ բարակ պատերով ձուլվածքներ ձևավորելու համար։
Ձուլման համար պահանջվող մեխանիկական հատկությունների համաձայն, ձուլման նյութը A356 է, որը կարող է բավարարել հաճախորդների կարիքները T6 մշակումից հետո, սակայն այս նյութի թափման հեղուկությունը, ընդհանուր առմամբ, պահանջում է կաղապարի ջերմաստիճանի ողջամիտ վերահսկողություն՝ մեծ և բարակ ձուլվածքներ արտադրելու համար:
1.3 Լցման համակարգ
Հաշվի առնելով մեծ և բարակ ձուլվածքների բնութագրերը, անհրաժեշտ է նախագծել բազմաթիվ դարպասներ: Միաժամանակ, հեղուկ ալյումինի հարթ լցումն ապահովելու համար պատուհանի մոտ ավելացվում են լցման ալիքներ, որոնք պետք է հեռացվեն հետմշակման միջոցով: Վաղ փուլում նախագծվել են լցման համակարգի երկու գործընթացային սխեմաներ, և յուրաքանչյուր սխեմա համեմատվել է: Ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում, սխեմա 1-ը տեղադրում է 9 դարպաս և ավելացնում է սնուցման ալիքներ պատուհանի մոտ, սխեմա 2-ը տեղադրում է 6 դարպաս, որոնք լցնում են ձևավորվող ձուլվածքի կողմից: CAE մոդելավորման վերլուծությունը ներկայացված է նկար 4-ում և նկար 5-ում: Օգտագործեք մոդելավորման արդյունքները՝ կաղապարի կառուցվածքը օպտիմալացնելու, փորձելու խուսափել կաղապարի նախագծման բացասական ազդեցությունից ձուլվածքների որակի վրա, նվազեցնելու ձուլվածքի թերությունների հավանականությունը և կրճատելու ձուլվածքների մշակման ցիկլը:

Նկար 3 (ցածր ճնշման երկու գործընթացային սխեմաների համեմատություն)

Նկար 4 (Ջերմաստիճանային դաշտի համեմատություն լցման ընթացքում)

Նկար 5 (Կծկման ծակոտկենության արատների համեմատություն պնդացումից հետո)
Վերոնշյալ երկու սխեմաների մոդելավորման արդյունքները ցույց են տալիս, որ խոռոչում հեղուկ ալյումինը շարժվում է վերև մոտավորապես զուգահեռ, ինչը համապատասխանում է հեղուկ ալյումինի ամբողջական զուգահեռ լցման տեսությանը, և ձուլվածքի մոդելավորված կծկման ծակոտկենության մասերը լուծվում են ուժեղացման սառեցման և այլ մեթոդներով։
Երկու սխեմաների առավելությունները. Դատելով հեղուկ ալյումինի ջերմաստիճանից մոդելավորված լցման ժամանակ, սխեմա 1-ով ձևավորված ձուլվածքի դիստալ ծայրի ջերմաստիճանն ավելի բարձր միատարրություն ունի, քան սխեմա 2-ինը, ինչը նպաստում է խոռոչի լցոնմանը: Սխեմա 2-ով ձևավորված ձուլվածքը չունի սխեմա 1-ի նման դարպասի մնացորդ: Կծկման ծակոտկենությունն ավելի լավ է, քան սխեմա 1-ինինը:
Երկու սխեմաների թերությունները. Քանի որ դարպասը տեղադրված է սխեմա 1-ում ձևավորվող ձուլվածքի վրա, ձուլվածքի վրա կլինի դարպասի մնացորդ, որը մոտ 0.7 կկալ-ով կաճի սկզբնական ձուլվածքի համեմատ: Սխեմա 2-ում մոդելավորված լցոնման հեղուկ ալյումինի ջերմաստիճանից ելնելով՝ հեղուկ ալյումինի ջերմաստիճանը դիստալ ծայրում արդեն իսկ ցածր է, և մոդելավորումը գտնվում է ձուլվածքի իդեալական ջերմաստիճանի ներքո, ուստի հեղուկ ալյումինի հոսքի հզորությունը իրական վիճակում կարող է անբավարար լինել, և ձուլվածքի ձուլման դժվարության խնդիր կառաջանա:
Տարբեր գործոնների վերլուծության հետ մեկտեղ, որպես լցման համակարգ ընտրվել է սխեմա 2-ը: Հաշվի առնելով սխեմա 2-ի թերությունները՝ լցման համակարգը և տաքացման համակարգը օպտիմալացված են կաղապարի նախագծում: Ինչպես ցույց է տրված նկար 6-ում, ավելացվել է արտահոսքի բարձրացնող սարք, որը օգտակար է հեղուկ ալյումինի լցոնման համար և նվազեցնում կամ խուսափում է կաղապարված ձուլվածքների թերությունների առաջացումից:

Նկար 6 (Օպտիմալացված լցման համակարգ)
1.4 Սառեցման համակարգ
Ձուլվածքների լարվածություն կրող մասերը և բարձր մեխանիկական կատարողականության պահանջներ ունեցող հատվածները պետք է պատշաճ կերպով սառեցվեն կամ մատակարարվեն՝ կծկման ծակոտկենությունից կամ ջերմային ճաքերից խուսափելու համար: Ձուլվածքի հիմնական պատի հաստությունը 4 մմ է, և պնդացման վրա ազդում է կաղապարի ջերմության դիսիպցիան: Դրա կարևոր մասերի համար տեղադրվում է սառեցման համակարգ, ինչպես ցույց է տրված նկար 7-ում: Լցոնումն ավարտվելուց հետո ջուրը թողեք սառեցման համար, և սառեցման ժամանակը պետք է կարգավորվի լցման տեղում՝ ապահովելու համար, որ պնդացման հաջորդականությունը ձևավորվի դարպասի ծայրից դեպի դարպասի ծայրը, և դարպասը և բարձրացնողը պնդանան ծայրում՝ սնուցման էֆեկտին հասնելու համար: Ավելի հաստ պատի հաստություն ունեցող մասը կիրառում է ներդիրին ջրային սառեցում ավելացնելու մեթոդը: Այս մեթոդն ավելի լավ ազդեցություն ունի իրական ձուլման գործընթացում և կարող է խուսափել կծկման ծակոտկենությունից:

Նկար 7 (Սառեցման համակարգ)
1.5 Արտանետման համակարգ
Քանի որ ցածր ճնշման ձուլման մետաղի խոռոչը փակ է, այն լավ օդաթափանցելիություն չունի, ինչպես ավազե կաղապարները, և ընդհանուր գրավիտացիոն ձուլման դեպքում այն ​​չի արտանետվում բարձրացնող խողովակների միջով, ցածր ճնշման ձուլման խոռոչի արտանետումը կազդի հեղուկ ալյումինի լցման գործընթացի և ձուլվածքների որակի վրա: Ցածր ճնշման ձուլման կաղապարը կարող է արտանետվել բաժանման մակերեսի ճեղքերի, արտանետման ակոսների և արտանետման խցանների, մղիչ ձողի և այլնի միջով:
Արտանետման համակարգի արտանետման չափի նախագծումը պետք է նպաստի արտանետմանը՝ առանց լցվելու, քանի որ ողջամիտ արտանետման համակարգը կարող է կանխել ձուլվածքների թերությունները, ինչպիսիք են անբավարար լցոնումը, թուլացած մակերեսը և ցածր ամրությունը: Լցման գործընթացում հեղուկ ալյումինի վերջնական լցման տարածքը, ինչպիսիք են վերին կաղապարի կողային հատվածը և բարձրացնողը, պետք է հագեցած լինի արտանետվող գազով: Հաշվի առնելով այն փաստը, որ ցածր ճնշման ձուլման իրական գործընթացում հեղուկ ալյումինը հեշտությամբ հոսում է արտանետվող խցանի ճեղքի մեջ, ինչը հանգեցնում է նրան, որ կաղապարը բացելիս օդային խցանը դուրս է քաշվում, մի քանի փորձերից և բարելավումներից հետո ընդունվում են երեք մեթոդ. 1-ին մեթոդը օգտագործում է փոշեմետաղագործության սինթետիկ օդային խցան, ինչպես ցույց է տրված նկար 8(ա)-ում, որի թերությունն այն է, որ արտադրության արժեքը բարձր է. 2-րդ մեթոդը օգտագործում է կարի տիպի արտանետվող խցան՝ 0.1 մմ ճեղքով, ինչպես ցույց է տրված նկար 8(բ)-ում, որի թերությունն այն է, որ արտանետվող կարը հեշտությամբ խցանվում է ներկ ցողելուց հետո. 3-րդ մեթոդը օգտագործում է մետաղալարով կտրված արտանետվող խցան, որի ճեղքը կազմում է 0.15~0.2 մմ, ինչպես ցույց է տրված նկար 8(գ)-ում: Թերությունները ցածր մշակման արդյունավետությունն ու բարձր արտադրական արժեքն են: Ձուլվածքի իրական մակերեսին համապատասխան պետք է ընտրել տարբեր արտանետման խցաններ: Սովորաբար, ձուլվածքի խոռոչի համար օգտագործվում են սինթեզված և մետաղալարով կտրված արտանետման խցաններ, իսկ ավազի միջուկի գլխիկի համար՝ կարի տեսակը:

Նկար 8 (ցածր ճնշման տակ ձուլման համար հարմար 3 ​​տեսակի արտանետման խցաններ)
1.6 Ջեռուցման համակարգ
Ձուլվածքը մեծ չափի է և բարակ պատի հաստությամբ։ Ձուլվածքի հոսքի վերլուծության ժամանակ հեղուկ ալյումինի հոսքի արագությունը լցոնի վերջում անբավարար է։ Պատճառն այն է, որ հեղուկ ալյումինը չափազանց երկար է հոսելու համար, ջերմաստիճանը իջնում ​​է, և հեղուկ ալյումինը նախապես պնդանում է և կորցնում է իր հոսունակությունը, տեղի է ունենում սառը փակում կամ անբավարար լցում, վերին մատրիցայի բարձրացնողը չի կարողանա հասնել սնուցման էֆեկտին։ Այս խնդիրների հիման վրա, առանց ձուլվածքի պատի հաստությունը և ձևը փոխելու, բարձրացրեք հեղուկ ալյումինի ջերմաստիճանը և ձուլվածքի ջերմաստիճանը, բարելավեք հեղուկ ալյումինի հոսունությունը և լուծեք սառը փակման կամ անբավարար լցման խնդիրը։ Սակայն հեղուկ ալյումինի և ձուլվածքի չափազանց բարձր ջերմաստիճանը կառաջացնեն նոր ջերմային միացումներ կամ կծկման ծակոտկենություն, ինչը կհանգեցնի ձուլվածքի մշակումից հետո չափազանց հարթ անցքերի առաջացմանը։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է ընտրել հեղուկ ալյումինի համապատասխան ջերմաստիճան և ձուլվածքի համապատասխան ջերմաստիճան։ Փորձի համաձայն, հեղուկ ալյումինի ջերմաստիճանը կարգավորվում է մոտ 720℃-ի վրա, իսկ ձուլվածքի ջերմաստիճանը՝ 320~350℃-ի վրա։
Հաշվի առնելով ձուլվածքի մեծ ծավալը, բարակ պատի հաստությունը և ցածր բարձրությունը, կաղապարի վերին մասում տեղադրված է ջեռուցման համակարգ: Ինչպես ցույց է տրված նկար 9-ում, բոցի ուղղությունը ուղղված է կաղապարի ներքևի և կողային մասերին՝ ձուլվածքի ներքևի հարթությունն ու կողային մասերը տաքացնելու համար: Տեղում լցման իրավիճակին համապատասխան, կարգավորեք տաքացման ժամանակը և բոցը, կառավարեք կաղապարի վերին մասի ջերմաստիճանը 320~350 ℃-ի վրա, ապահովեք հեղուկ ալյումինի հոսունությունը ողջամիտ սահմաններում և ստիպեք հեղուկ ալյումինին լցնել խոռոչը և բարձրացնող մասը: Իրական օգտագործման դեպքում ջեռուցման համակարգը կարող է արդյունավետորեն ապահովել հեղուկ ալյումինի հոսունությունը:

Նկար 9 (Ջեռուցման համակարգ)
2. Ձուլվածքի կառուցվածքը և աշխատանքային սկզբունքը
Համաձայն ցածր ճնշման մամլիչով ձուլման գործընթացի, ձուլման բնութագրերի և սարքավորումների կառուցվածքի հետ միասին, որպեսզի ձևավորված ձուլվածքը մնա վերին կաղապարում, վերին կաղապարի վրա նախագծվում են առջևի, հետևի, ձախ և աջ միջուկը քաշող կառուցվածքներ: Ձուլվածքի ձևավորումից և պնդացումից հետո, նախ բացվում են վերին և ստորին կաղապարները, ապա միջուկը քաշվում է 4 ուղղություններով, և վերջապես վերին կաղապարի վերին թիթեղը դուրս է մղում ձևավորված ձուլվածքը: Կաղապարի կառուցվածքը ներկայացված է նկար 10-ում:

Նկար 10 (Ձուլվածքի կառուցվածք)
Խմբագրել է Մեյ Ջիանգը՝ MAT Aluminum-ից